煤矿综采工作面上隅角瓦斯综合防治技术

郝智慧

摘要：针对12306综采工作面上隅角瓦斯超限问题，根据12306综采工作面瓦斯涌出来源以及煤层赋存情况，采用采空区埋管以及高位瓦斯抽放钻孔对上隅角瓦斯进行治理，应用效果表明，采用该综合瓦斯治理措施之后，上隅角瓦斯浓度在检修以及生产期间的瓦斯浓度从0.42%及0.7%，分别下降到0.28%及0.46%。采用的上隅角瓦斯治理措施有效降低了上隅角瓦斯浓度，可以确保回采工作面的安全推进。

关键词：瓦斯治理;上隅角;埋管;高位钻孔

上隅角是综采工作面瓦斯容易出现超限部位，随着回采工作面产量以及机械化开采水平的不断提升，综采面上隅角瓦斯聚集日益成为制约矿井安全高效生产的安全因素，同时还在一定程度上增加回采面瓦斯治理投入。根据有关统计资料，我国矿井瓦斯事故中，由于回采面瓦斯超限造成的瓦斯事故占据到总的瓦斯事故相当大比例，因此，需要采区各种防治措施，来降低回采面采空区瓦斯涌情况。

1工程背景

山西某矿12306综采面位于矿井3采区南侧，靠近井田南部边界，回采面东部为3采区集中轨道巷，西侧为12308回采面掘进巷道以及实体煤，北侧为原12301回采面采空区。12306回采面设计的走向长度在1890m，倾斜长度为240m，开采的12号煤层厚度在3.8m，煤层瓦斯含量为7.6m3/t，回采面的回采巷道设计为矩形，巷道断面为15m2，巷道沿着煤层底板进行掘进，通风采用U型通风方式。随着12306综采T作面的不断推进，工作面相对瓦斯涌出量平均在3.8m3/min，最大瓦斯涌出量在4.2m3/min，随着回采面推进距离的不断增加，回风巷上隅角瓦斯涌出量有增高的趋势，时常出现瓦斯浓度超过0.8%情况（以0.8%为标准，超过即认为超限），给矿井安全生产造成威胁。

2瓦斯涌出来源分析

12306综采面瓦斯涌出来源主要有回采巷道煤壁、采空区、回采面煤壁以及邻近的煤层瓦斯涌出等。回采巷道煤壁的瓦斯涌出量较小且瓦斯涌出较为稳定，不是造成回采面上隅角瓦斯超限的主要来源，回采面煤壁暴露的时间长，随着割煤机切割及煤层顶板压力作用，瓦斯涌出不均衡，且回采面风量较大，涌出瓦斯被通风及时带走，难以出现瓦斯聚集;由于12号煤层与上部的8号煤层之间的距离超过50m，且8号煤层的瓦斯含量很低，临近层瓦斯向12306回采面涌出的瓦斯量较小，不会造成回采工作面或者上隅角瓦斯出现超限。因此，综合分析，回采面上隅角瓦斯超限主要是由于回采面漏风，携带大量的高浓度瓦斯涌向回采面回风巷道，因而造成回采面上隅角瓦斯浓度增加。

3上隅角瓦斯治理方案

在邻近的12302、12304 工作面回采过程中先后采用过采空区埋管、专用瓦斯抽放巷等瓦斯治理措施，但是，都未从根本上杜绝回采面上隅角瓦斯超限问题，分析原因主要是由于埋管抽采的瓦斯抽采负压参数设定不合理，顶板裂隙发育不规整，顶板瓦斯抽放巷难以对临近层瓦斯涌出进行较好的拦截。根据相关研究成果及邻近矿井的瓦斯治理经验，在12306回采工作面采用采空区埋管、布置高位瓦斯抽放钻孔等措施来对上隅角瓦斯进行治理。

3.1采空区埋管

对上隅角上部进行埋管，通过接人负压来改变上隅角处的气压分布及采空区瓦斯向上隅角的涌出，从而达到对涌向回风巷的部分采空区瓦斯进行拦，有效的抑制回风巷上隅角瓦斯超限，根据相关瓦斯治理经验，每隔25m布置一个联络巷，根据回采面上隅角瓦斯涌出情况，对瓦斯尾巷选择性的密封，在瓦斯尾巷内埋设抽放管路，进而对采空区涌出的瓦斯进行抽放。具体的瓦斯抽放管路的布置如图1所示。

3.2高位瓦斯抽采钻钻孔

采用高位瓦斯抽采钻孔是一种煤矿井下常用的瓦斯抽放形式，不仅可以对邻近层的瓦斯涌出进行拦截，而且还能对采空区内瓦斯进行抽放。具体布置的高位瓦斯抽放钻孔如图2所示。高位瓦斯抽放钻孔的布置是从回采工作面的回风巷向12号煤层顶板施工瓦斯抽放钻孔，利用由于回采造成的裂隙对瓦斯进行抽放，在抽放钻孔抽放负压的影响下，采空区内瓦斯沿着裂隙向抽放钻孔内流入，再通过抽放管路被抽到地面或者矿井总回风巷中，以便对回采工作面瓦斯进行治理，解决上隅角瓦斯超限问题。布置高位瓦斯抽放钻孔重要的几个参数分别为垂直高度、钻孔终孔间距、钻孔直径以及钻孔类型、钻孔深度、钻场间距等。本次高位瓦斯抽放钻孔的布置在12号煤层顶板上部20m左右;钻孔间距能有效的影响高位瓦斯抽放钻孔的抽放效果以及抽放效率，鉆孔间距过小会引起较大的生产投入，钻孔间距过小则治理效果不明显，根据12306回采面的基本地质情况，将高位瓦斯抽放钻孔的终孔间距布置在Sm;布置长距离钻孔深度在120m，短距离钻孔深度在lOOm;布置高位瓦斯抽采钻孔钻场间距应能保证瓦斯抽放钻孔能够重叠20m以上，根据布置的钻孔长度以及钻孔倾角，高位瓦斯抽放钻场的距离布置间距为50m。布置的高位瓦斯抽放钻孔直径为73mm。

4瓦斯治理效果分析

根据12306回采工作面的地质情况，制定了采空区埋管以及高位瓦斯抽放钻孔的布置方式。具体的瓦斯治理效果如表l所示。从表中可以看出，回采工作面检修期间的上隅角瓦斯浓度从0.47%，降低到0.24%，减低幅度达到约50%，上隅角处瓦斯浓度从生产期间的平均0.7%降低到0.46%，降低34.28%风排瓦斯量从23.78m3/min降低到17.6m3/min，风排瓦斯大大降低，表明采用的瓦斯治理措施取得良好的应用效果。

5总结

根据12306综采工作面的地质情况及回采面瓦斯涌出情况，采用采空区埋管以及高位瓦斯抽放钻孔方式对上隅角瓦斯进行综合治理，应用结果表明，采用的治理方式可以有效的降低回采面检修以及生产期间的上隅角瓦斯浓度，确保了回采面的安全生产。

参考文献：

[1]任军亮，尹斌.综放工作面上隅角瓦斯综合防治技术[J].山西科技，201 3，28（06）：66-68.

[2]郑友刚.综放工作面上隅角瓦斯综合防治技术的研究[J].河北煤炭，2005（02）：19-20.